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随着集成电路工艺的进步和计算机技术的发展,计算机系统的功耗逐步成为制约计算机技术进一步发展的瓶颈。为了解决计算机系统的功耗问题,各种功耗管理技术应运而生,成为学术界、工业界的共同研究热点。
北大众志PKUnity-3系统芯片是北大众志“超K计划”面向单芯片个人计算机、便携式移动计算终端、安全微工作站等应用领域而提出的系统性解决方案,该系列芯片采用了多种功耗管理技术,具有低功耗、高性能、低成本等优点。
本文的主要工作是充分利用PKUnity-3系统芯片硬件在功耗管理方面提供的基本支持,在Linux操作系统之中设计并实现面向PKUnity-3系统芯片平台的功耗管理机制:系统级动态功耗管理机制和时钟管理机制。其中,系统级动态功耗管理机制涉及系统中的所有设备,具有处理复杂、难于调试等特点,是本文工作的重点和难点。该机制具有:工作(Working)、空闲(Idle)、睡眠(Sleep)、休眠(Hibernation)和关机(Off)五种运行模式,能够支持在PKUnity-3系统芯片平台之上进行有效的系统级动态功耗管理。时钟管理机制则直接关系到整个计算机系统的正确、高效运行,是本文工作的重要内容,主要包括操作系统时钟初始化、动态频率设置、时钟门控和内核接口四方面内容。该机制的实现为系统高效运转和调试提供了有力支持。在上述主要工作的基础之上,本文还设计了一种面向PKUnity-3系统芯片平台的功耗管理实施方案,并以系统级动态功耗管理作为该实施方案的应用实例,在PKUnity-3系统芯片平台上实现了系统级的动态功耗管理。
综上,本文面向PKUnity-3系统芯片平台,在Linux操作系统之中设计并实现了包含系统级动态功耗管理机制和时钟管理机制两部分内容的操作系统功耗管理机制。此外,本文还设计了一种面向PKUnity-3系统芯片平台的功耗管理实施方案,并以系统级动态功耗管理为例,在北大众志计算机中实现了系统级动态功耗管理。目前,该系统级动态功耗管理已经成功应用于北大众志A25计算机之中,能够有效降低该款计算机系统空闲时的功耗。